Análise energética de sistemas de aquecimento de água com energia solar e gás

Esta Tese apresenta uma análise do comportamento térmico de um sistema de aquecimento de água combinando energia solar e gás como fontes energéticas. A ênfase desta análise está na influência que a forma de conexão dos coletores solares e do circuito da fonte auxiliar de energia ao reservatório exercem sobre a eficiência e o custo de operação do sistema. O trabalho engloba uma montagem experimental, caracterização de componentes, validação experimental de um programa de simulação, análises de eficiência utilizando o programa e análises econômicas com dados simulados. Na fase experimental desta Tese, foram montados três sistemas de aquecimento de água. Dois sistemas utilizando reservatórios verticais e um sistema utilizando reservatório horizontal. Os sistemas foram montados com componentes similares: reservatórios metálicos isolados termicamente com capacidade de 600 litros (verticais), reservatório de polietileno isolado termicamente com capacidade de 600 litros (horizontal), 2 coletores solares de placas planas, tubulação de cobre e aquecedores a gás de passagem de 7,5 l /min. Os componentes foram caracterizados mediante a curva de eficiência dos coletores solares, eficiência dos aquecedores a gás de passagem e o coeficiente de perdas térmicas dos reservatórios Sensores foram instalados para monitorar os sistemas em operação. Os sinais dos sensores foram medidos através de uma central de aquisição de dados conectado a um computador. Temperaturas, irradiância solar, consumo de gás e consumo de água foram registrados ao longo do tempo. Os resultados experimentais foram comparados com resultados calculados por meio de um programa desenvolvido no Laboratório de Energia Solar apresentando boa concordância. Utilizando o mesmo programa determinou-se a configuração do sistema de aquecimento de água com energia solar e gás mais eficiente para a cidade de Porto Alegre com um determinado perfil de consumo. Outros tipos de sistemas de aquecimento de água foram simulados para atender o mesmo perfil de demanda. Análises econômicas comparando estes sistemas entre si foram realizadas considerando diversos cenários econômicos.

A expressão e a atividade da bomba MRP1/GS-X e de proteínas de choque térmico (HSP70) no miocárdio e gastrocnêmio de ratos treinados : possível mecanismo de citoproteção induzido pelo exercício contra os efeitos do estresse oxidativo

A relação entre as concentrações intracelulares de glutationa (GSH) e dissulfeto de glutationa (GSSG), dita o estado redox celular que, por sua vez, modula a atividade de muitos genes e proteínas sensíveis às alterações de potencial redox. As proteínas de choque térmico (HSP) são fundamentais na defesa contra o estresse oxidativo e em processos de reparo celular. Já a bomba GS-X codificada pelo gene MRP1 pode regular o estado redox celular exportando dissulfeto de glutationa (GSSG), prevenindo o estresse oxidativo. Nosso objetivo foi verificar a expressão de HSP70, da bomba MRP1 e sua atividade, bem como o metabolismo da glutationa (GSH) no miocárdio e gastrocnêmio de ratos submetidos ao exercício agudo e ao treinamento físico de natação. Ratos machos Wistar, separados em controle e exercício (n=6; treinamento de uma semana, com carga de 5% do peso corporal na cauda, temperatura da água ± 30°C). Após o exercício os ratos foram sacrificados e o músculo cardíaco e gastrocnêmio retirados. Para análise do estado redox, foram utilizadas técnicas bioquímicas de análise do conteúdo intracelular de GSH e GSSG; para análise da expressão de HSP70 e MRP1 foram utilizadas técnicas de SDS-PAGE e Western blotting. A atividade da bomba MRP1 foi medida por técnicas espectrofotométricas em membranas isoladas dos músculos em estudo. Os resultados foram expressos como média  desvio padrão da média. Foi utilizado o teste de análise de variância complementado com o teste de comparações múltiplas de Student-Newmann-Keus, para p < 0,05. Na análise do estado redox celular ([GSSG]/[GSH]), o miocárdio não apresentou mudanças significativas, enquanto que o gastrocnêmio do grupo exercício demonstrou aumento nesta modalidade indicando estresse (controle: 0,424± 0,056 e exercício: 3,775 ± 0,466). Com relação à expressão de HSP70 (unidades arbitrárias), o miocárdio não apresentou diferença, enquanto o gastrocnêmio do grupo exercício obteve um aumento significativo (controle 0,602± 0,047 e exercício 0,807 ± 0,224). Na expressão da MRP1, o coração apresentou diferença significativa (controle: 0,360± 0,028 e exercício: 0,800 ± 0,094), enquanto o gastrocnêmio não. A atividade da bomba MRP1 foi 21,4% maior no coração, e essa atividade foi diminuída pelo treinamento em 27,76% em relação ao controle. Os dados obtidos indicam que o miocárdio parece estar mais protegido do que o gastrocnêmio contra o estresse oxidativo induzido pelo exercício por apresentar maior expressão e atividade da bomba MRP1, uma vez que esta previne o acúmulo de GSSG intracelular bombeando o mesmo para o exterior da célula.

Estudo do desempenho de um sistema de aquecimento de água por energia solar e gás

A energia solar esta sendo cada vez mais utilizada para o aquecimento de água, tanto para o uso industrial, comercial e residencial, apresentando, esta última, um crescimento muito expressivo nos últimos anos, devido às ações de marketing de algumas empresas do setor. Para manter a temperatura da água do reservatório nas condições estabelecidas para o uso é necessário à utilização de uma fonte de energia auxiliar. As duas fontes de energia auxiliar mais empregadas nos sistemas de aquecimento de água por energia solar são a eletricidade e o gás. A escolha do gás como fonte auxiliar de energia, apesar de apresentar um investimento inicial superior ao da energia elétrica, representa um menor custo operacional em longo prazo. Na presente dissertação foram realizadas simulações computacionais para a cidade de Porto Alegre - RS, através do aplicativo TERMOSIM, com a finalidade de analisar o comportamento energético de um sistema de aquecimento de água por energia solar, por circulação natural (termossifão), utilizando como fonte de energia auxiliar o gás. Esta análise foi desenvolvida com a variação de parâmetros construtivos, de parâmetros de utilização e dos parâmetros de qualidade dos materiais e, ainda, com a caracterização dos componentes da instalação. Para a execução do trabalho foram realizadas 3456 simulações. Considerando os resultados obtidos foram elaboradas tabelas e gráficos, por meio dos quais verificou-se a influência do número de coletores, do volume do reservatório, da altura do termostato, da razão de aspecto do reservatório, do consumo de água quente e da qualidade dos coletores sobre a eficiência do sistema. O aplicativo demonstrou coerência nos resultados gerados, motivo pelo qual foi possível identificar, por meio da análise dos mesmos, quais os parâmetros que exercem maior influência no desempenho do sistema de aquecimento de água. Combinando os resultados, foi desenvolvida uma equação para estimar a eficiência média mensal do sistema.